chapitre i : la cellule

Physiologie humaine
Ass. Dr Tshimbila kabangu jmv
1
INTRODUCTION
Comme l’anatomie, la physiologie englobe également plusieurs spécialités
dont les plus communes portent sur le fonctionnement des systèmes particuliers.
Ainsi, la physiologie rénale étudie le fonctionnement des reins et la production
d’urine, la neurophysiologie explique celui du système nerveux et la physiologie
cardio-vasculaire examine le fonctionnement du cœur et des vaisseaux sanguins.
Alors que l’anatomie donne une image statique du corps, la physiologie met en
évidence la nature dynamique de l’organisme.
En physiologie on s’intéresse souvent à ce qui se passe au niveau cellulaire
ou moléculaire parce que les capacités fonctionnelles du corps dépendent du
fonctionnement cellulaire, qui est lui-même déterminé par les réactions chimiques à
l’intérieur des cellules.

Physiologie humaine
Ass. Dr Tshimbila kabangu jmv
2
CHAPITRE I : LA CELLULE
I. 1 .Quatre principes de la théorie cellulaire et généralités
- La cellule est l’unité fondamentale structurale et fonctionnelle des organismes
vivants ; par conséquent lorsqu’on définit les propriétés d’une cellule, on définit aussi
les propriétés de la matière vivante.
- L’activité d’un organisme dépend de l’activité de ses Cellules à la fois à l’échelle
individuelle et à l’échelle collective.
- Conformément au principe de complémentarité, les activités biochimiques des
cellules sont rendues possibles et déterminées par certaines structures présentes à
l’intérieur des cellules.
- La continuité de la vie repose sur les cellules.
Quel que soit son comportement et sa forme, la cellule est l’élément
microscopique qui contient tous les outils permettant de survivre dans un
environnement en perpétuel changement. En effet, pratiquement toutes les maladies
susceptibles de nous affecter s’expliquent par la perte de l’homéostasie cellulaire.
Dans les millions de millions des cellules de l’organisme humain, on trouve
quelques 200 types de cellules aux formes, aux tailles, et aux fonctions diverses.
Parmi les formes possibles, citons les cellules adipeuses qui sont sphériques, les
globules rouges du sang qui sont en formes de disque, les neurones qui sont
cubiques.
Selon le type auquel elles appartiennent, la dimension des cellules est aussi
très variable; elle peut aller de 2 micromètres (1/5000 de centimètre) pour les plus
petites à plus de 1mètre pour les neurones qui nous permettent de remuer les orteils.
Pour faciliter la présentation des régions et des composantes de la cellule,
on peut donc se servir d’un modèle général représentant une cellule type. Les
cellules humaines comportent trois régions principales : un noyau, un cytoplasme et
une membrane plasmique.
Le noyau, qui régit toutes les activités de la cellule, est habituellement situé au
centre de celle-ci. Il est entouré d’un cytoplasme rempli d’organites (ou organelles),
c-à-d des petites structures qui assurent certaines fonctions à l’intérieur de la cellule.
Ces composantes de la cellule sont suffisamment étudiées par la biologie cellulaire.
Nous allons donc insister sur le fonctionnement de la membrane plasmique.
I.2. La membrane plasmique
La membrane plasmique souple délimite le volume de la cellule et constitue
une fragile barrière. On l’appelle parfois membrane cellulaire, mais comme presque
tous les organites ont aussi une membrane, on préfère désigner la membrane
externe de la cellule sous le nom de membrane plasmique.
Selon le modèle de la mosaïque de fluide, la membrane plasmique est une
structure extrêmement fine (7à 8 nm) mais stable, constituée d’une double couche ou

Physiologie humaine
Ass. Dr Tshimbila kabangu jmv
3
bicouche, de molécules lipidiques parmi lesquelles sont disséminées de molécules
de protéines. Les protéines qui flottent dans la bicouche fluide de lipides, forment
une mosaïque qui change constamment, d’où le nom du modèle.
La bicouche de lipide, qui est composée en grande partie des phospholipides,
représente « la trame » fondamentale de la membrane et elle est relativement
imperméable à la plupart des molécules hydrosolubles. Les phospholipides sont des
molécules en forme de sucette, avec une tête polaire contenant du phosphore reliée
à une queue non polaire constituée de deux chaînes hydrocarbonées d’acides gras.
La tête polaire interagit avec l’eau ; elle est donc hydrophile.
La queue non polaire n’interagit qu’avec d’autres substances non polaires et
s’éloigne spontanément de l’eau et des particules chargées ; cette extrémité est donc
hydrophobe.
Ces caractéristiques propres aux phospholipides font que la structure
fondamentale de toutes les membranes biologiques est la même : ce sont des
« sandwichs » constitués de deux feuillets parallèle de molécule de phospholipide ;
les queues de celles-ci se font face à l’intérieur de la membrane, et leur tête polaire
est exposée à l’eau qui se trouve à l’intérieur et à l’extérieur de la cellule. C’est cette
orientation spontanée des phospholipides qui permet aux membranes biologiques de
s’assembler automatiquement pour former des structures fermées, généralement
sphérique, et à la cellule de se reformer (se réparer) sans délai lorsqu’elle est
déchirée.
Les types de phospholipides contenus dans les couches interne et externe de la
membrane sont quelque peu différents. Environ 10% de phospholipides qui font face
à l’extérieur sont liés à des glucides, on les appelle glycolipides. La membrane
contient également des quantités importantes de cholestérol ; ce dernier introduit ses
anneaux hydrocarbonés plats entre les queues des phospholipides, ce qui les
immobilise partiellement et stabilise la membrane. Cela empêche également les
phospholipides de s’agréger et rend donc la membrane plus fluide.
Il existe deux populations distinctes de protéines membranaires ; les protéines
intégrées et les protéines périphériques. Les protéines représentent environ la moitié
de la masse de la membrane plasmique et assurent la plus grande partie des
fonctions de celle-ci.
Les protéines intégrées sont bien enfoncées dans la bicouche lipidique. Bien que
certaines d’entre elles ne soient en contact avec le milieu aqueux que d’un coté de la
membrane, la plupart des protéines intégrées sont des protéines transmembranaires,
c’est-à-dire qu’elles traversent toute l’épaisseur de la membrane et font saillie des
deux cotés.
Qu’elles traversent entièrement la membrane ou non, toutes les protéines
intégrées possèdent des régions hydrophiles et des régions hydrophobes. Cette
caractéristique structurale leur permet d’interagir avec les queues non polaires des
lipides présents au cœur de la membrane, et avec l’eau qui se trouve à l’intérieur et à
l’extérieur de la cellule. Les protéines transmembranaires servent surtout au
transport. Certaines se regroupent pour former des canaux ou pores, permettant le
passage de petites molécules hydrosolubles ou d’ions, qui contournent ainsi la partie

Physiologie humaine
Ass. Dr Tshimbila kabangu jmv
4
lipidique de la membrane. D’autres protéines sont des transporteurs qui peuvent se
lier à une substance pour lui faire traverser la membrane.
Les protéines qui ne font face qu’au milieu externe sont habituellement des
récepteurs d’hormones ou d’autres messagers chimiques.
Les protéines périphériques ne sont pas du tout enfoncées dans la couche
lipidique. Au contraire, elles sont habituellement liées aux protéines intégrées qui
dépassent sur la face interne de la membrane. Certaines protéines périphériques
sont des enzymes, d’autres ont des fonctions mécaniques et assurent par exemple
certains changements de conformation des cellules lors de leur division ou de la
contraction musculaire.
La plupart des protéines qui font face à l’espace interstitiel portent des
glucides ramifiés. On appelle glycocalyx, la région floue et un peu collante riche en
glucides qui se trouve à la surface de la cellule comme « enrobée de sucre » en
quelque sorte. En plus des glycolipides déjà mentionnés, le glycocalyx (« tasse de
sucre ») est enrichi des glycoprotéines sécrétées par la cellule, qui adhèrent à la
surface de celle-ci.
Comme le glycocalyx de chaque type cellulaire est constitué de glucides
différents, il représente un ensemble extrêmement spécifique de marqueurs
biologiques permettant aux cellules de se reconnaître mutuellement. Par exemple, le
spermatozoïde identifie l’ovule grâce à son glycocalyx, et les cellules du système
immunitaire identifient les bactéries et les particules virales en se liant à certaines de
leurs glycoprotéines membranaires.
Bref, la membrane plasmique est une structure fluide dynamique dont la
consistance se rapproche de celle de l’huile d’olive. Les molécules des lipides
peuvent se déplacer latéralement, mais les interactions polaires – non polaires les
empêchent de se retourner ou de passer d’une couche lipidique à l’autre. Certaines
protéines de la membrane flottent tout à fait librement mais d’autres notamment les
protéines périphériques, sont plus limités dans leurs mouvements et semblent être
« ancrées » aux structures internes de la cellule qui constituent le cytosquelette. Ce
réseau d’ancrage stabilise la face cytoplasmique de la membrane ; sans lui, la
membrane se diviserait en un grand nombre de petites vésicules.
a. Les éléments spécialisés de la membrane plasmique
1° Les microvillosités
Les microvillosités (« petits poils hérissés ») sont des minuscules prolongements
de la membrane plasmique en forme de doigts qui constituent des saillies sur une
partie libre ou exposée de la surface de la cellule. Elles accroissent
considérablement à la superficie de la membrane plasmique et on les trouve le plus
souvent sur les cellules absorbantes, comme celles des tubules rénaux et des
intestins. Le centre des microvillosités est composé des filaments d’actine. L’actine
est une protéine contractile, mais elle semble rendre les microvillosités plus rigides.

Physiologie humaine
Ass. Dr Tshimbila kabangu jmv
5
2° Les jonctions membranaires
Bien que quelques types de cellules (globules sanguins, spermatozoïdes et
certains phagocytes) se déplacent librement dans l’organisme, la plupart des
cellules, surtout celles du tissu épithélial, sont étroitement associées. Habituellement,
trois facteurs contribuent à retenir les cellules ensemble :
- le glycocalyx contient des glycoprotéines adhésives ;
- les membranes plasmiques de cellules adjacentes sont ondulées et peuvent
s’imbriquer comme les pièces d’un casse-tête ;
- surtout les jonctions membranaires :
Les jonctions serrées
Dans les jonctions serrées, les molécules de protéines des membranes
plasmiques s’imbriquent comme les dents d’une fermeture éclair, constituant ainsi
une jonction imperméable; une bande en forme d’anneau ceinturant complètement la
cellule.
Les jonctions serrées empêchent les molécules de s’infiltrer entre les cellules
adjacentes des muqueuses et séreuses. Par exemple, les jonctions serrées situées
sur la face latérale des cellules épithéliales qui tapissent le tube digestif empêchant
les enzymes digestives et les microorganismes présents dans l’intestin de passer
dans le sang.
Les desmosomes
Les desmosomes (« corps liants ») sont des jonctions d’ancrage, c'est-à-dire des
sortes d’attaches mécaniques reparties comme des rivets sur les côtés de cellules
adjacentes et qui les empêchent de se séparer. Les desmosomes possèdent une
structure complexe. Sur la face cytoplasmique de chaque membrane plasmique, on
remarque une zone plus épaisse en forme de bouton, appelée plaque. Les cellules
voisines ne se touchent pas mais sont retenues ensemble par de fines
protéines (cadhérines) qui relient les plaques entre elles. Des filaments protéiques
plus épais (filaments intermédiaires de kératine) qui font partie du cytosquelette,
partent de la face cytoplasmique du bouton membranaire, traversent la cellule et
s’ancrent à un autre bouton situé du côté opposé. Par conséquent, non seulement
les desmosomes relient entre elles les cellules adjacentes, mais ils constituent
également un réseau ininterrompu de « haubans »dont beaucoup passent d’une
cellule à une autre. Cette disposition a pour effet de répartir les tensions à travers
l’ensemble de la couche de cellules et empêchent celle-ci de se déchirer lorsqu’elle
est étirée. Les desmosomes sont nombreux dans les tissus qui se trouvent soumis à
de grandes forces mécaniques, comme dans la peau, le muscle cardiaque et le col
de l’utérus.
Les jonctions ouvertes
La principale fonction des jonctions ouvertes (aussi appelées jonctions
lacunaires ou jonctions communicantes) est de permettre le passage de substances
chimiques d’une cellule à l’autre. Au niveau des jonctions ouvertes, les membranes